吡啶为基础的邻吡啶多四唑化合物毕业设计

本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目 以吡啶为基础的邻吡啶多四唑化合物的合成学 院 化学与材料工程学院 年 级 级 专 业 应用化学 班 级 应用化学 学 号 学生姓名 指导教师 职 称 教授 论文提交日期 常熟理工学院毕业设计（论文）学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明： 所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学院本科毕业设计(论文)使用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保留和使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进行毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业设计(论文)被查阅和借阅；学校可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文），并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。本人签名： 日期：导师签名： 日期：本人签名： 日期：常熟理工学院毕业设计（论文）I以吡啶为基础的邻吡啶多四唑化合物的合成摘 要四唑化合物因其独特的性质和广泛的应用而受到人们的关注。本论文首先以 2-氰基吡啶为原料，N,N- 二甲基甲酰胺（DMF ）为溶剂，氯化铵为催化剂制备了邻吡啶四唑(1) 。再在三乙胺的催化作用下，将邻吡啶四唑(1)与溴乙腈在丙酮溶液中混合反应，得到了邻吡啶四唑乙腈(2)。化合物 2 与叠氮化物反应生成化合物 3，再用溴乙腈修饰得到化合物 4，最后与叠氮化物环化生成化合物5。并且获得了化合物 3 的单晶，通过 X-射线单晶衍射分析，获得其结构。利用红外光谱仪、熔点仪和核磁共振仪对所合成出的产物进行初步表征和分析。化合物 3 的晶体结构数据：分子组成 C8H7N9H2O，空间群Cc，a=6.3589 (13), b=36.111(13), c=5.0101(10),=107.37(3),V=1098.0(4)3, Z=4。关键词：吡啶 四唑 合成常熟理工学院毕业设计（论文）IISynthesis of O-multitetrazole PyridineAbstractTetrazoles become an increasingly popular functionality because of its unique property and broad application. In this paper, N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent and ammonium chloride as catalyst, 2- cyanopyridine was used to synthesize o-pyridine tetrazole(1). Then,the nitrile derivative of o-pyridine tetrazole was obtained by mixing o-pyridine tetrazole(1) and bromoacetonitrile in the acetone and using triethylamine to catalyze the reaction. Next, compound 4 was generated when compound 3 reacted with bromoacetonitrile which was received from the reaction azides cyclized the compound 2. Finally, the compound 5 was successfully synthesized. Besides,the monocrystalline of the compound 3 has been obtained. By means of X-ray single crystal diffraction, its structure has been received. Preliminary characterization of synthesized product was acquired by analyzing infrared absorption spectrum, H-NMR and melting point . The crystal structure data of the compound 3:empirical formula C8H7N9H2O, space group Cc, a=6.3589(13), b=36.111(13), c=5.0101(10), =107.37(3),V=1098.0(4)3, Z=4.Key words: Pyridine;Tetrazole;Synthesis常熟理工学院毕业设计（论文）III目录1.前言 .11.1 四唑化合物简介 .11.2 四唑类化合物的应用 .31.2.1 在医药方面的应用 .31.2.2 在农业方面的应用 .31.2.3 在材料方面的应用 .41.2.4 四唑是形成配合物杂化材料的良好配体 .61.3 取代四唑衍生物的合成方法 .71.3.1 叠氮化物与氰基的环化 .81.3.2 叠氮化物与氨基的环化 .81.3.3 叠氮化物与酰胺的环化 .91.3.4 其他方法 .101.4 双环四唑和多环四唑化合物简介 .101.4.1 双环四唑化合物 .111.4.2 多环四唑化合物 .132.原理及实验部分 .162.1 主要实验仪器和原料 .162.1.1 实验仪器 .162.1.2 主要原料及物理性质 .162.2 邻吡啶四唑二亚甲基二四唑的合成 .162.2.1 邻吡啶四唑的合成 .162.2.2 邻吡啶四唑乙腈的合成 .172.2.3 邻吡啶四唑亚甲基四唑的合成 .182.2.4 邻吡啶四唑亚甲基四唑乙腈的合成 .192.2.4 邻吡啶四唑二亚甲基二四唑的合成 .193.实验结果与讨论 .21常熟理工学院毕业设计（论文）IV3.1 红外图谱分析 .213.1.1 邻吡啶四唑 .213.1.2 邻吡啶四唑乙腈 .213.1.3 邻吡啶四唑亚甲基四唑 .223.1.4 邻吡啶四唑亚甲基四唑乙腈 .233.1.5 邻吡啶四唑二亚甲基二四唑 .233.2 核磁共振氢谱分析 .243.2.1 邻吡啶四唑亚甲基四唑 .243.2.2 邻吡啶四唑二亚甲基二四唑 .253.3 晶体结构分析 .27参考文献 .30结语 .32致谢 .33常熟理工学院毕业设计（论文）11.前言1.1 四唑化合物简介唑类化合物是含有氮原子的不饱和五元杂环化合物的统称，可以按照杂环中氮原子数分为单氮唑如噻唑、咔唑(图 1)，双氮唑如咪唑、苯并咪唑(图 2)和三氮唑如三唑(图 3)。NSHN图 1NHNNHNHNNN图 2 图 3四唑是一种杂环中含有四个氮原子的唑类化合物，其化学式为:CH 2N4。因为四唑环中氮的质量分数很大，超过了 80%，所以它的生成热比较大，热稳定性也相应地优于其他一些官能团 4。除了热稳定性，它的环稳定性也很好，这是因为四唑环具有芳香性，其离域能为 209kJ/mol。这两条性质使得四唑环成为目前含氮量最高并且能够稳定存在的平面环结构单元。通过理论研究和实验分析，我们可以得知四唑环具有三种异构体（如图4）。这使得含有四唑环的化合物的性质更为多样，研究起来更加复杂。而我们通常所说的四唑是 1H-四唑（）。HNNNNNNNHNNNNN1H-四唑 2H-四唑 5H-四唑图 4 三种四唑母体的分子结构常熟理工学院毕业设计（论文）2图5 1H-四唑和2H-四唑图 5 展现的是 1H-四唑（）和 2H-四唑（）的几何构型，它们的键长参数可从下表 1 中查到。表 1 1H-四唑和 2H-四唑的键长参数四唑化合物一开始并未得到人们的足够重视，从 1885 年 Bladin 合成出第一个含有四唑环的化合物开始一直到 1950 年，这 65 年间只出现了 300 多种四唑衍生物 1。然而在此之后，随着四唑化合物在医药、农业、化工、配位化学、功能材料等领域的广泛运用，它的合成研究得到了迅猛发展 2。常熟理工学院毕业设计（论文）31.2 四唑化合物的应用最初，四唑类化合物主要应用在固体推进剂、烟火技术、钝感炸药和气体产生剂等领域 3。但是，深入研究发现，多氮富电子的环状共轭体系使得四唑环不但能得到电子还能给出电子，使其能发生多种形式的反应，包括形成氢键、与金属离子配位、静电作用等。化学性质的多样性也就决定了它应用领域的广泛性。我们可以从许多不同领域找到四唑化合物的一席之地。1.2.1 在医药领域的应用由于四唑化合物能和生物体内多种物质发生非共价键的相互作用，不同衍生物具有不同的生物活性，它在医学领域的广阔前景一览无余。包括抗病毒、抗菌消炎、抗癌、镇痛、抗糖尿病在内的诸多方面，四唑类药物都有较好的表现。具体的如：抗病毒类药物四唑金刚烷类化合物(1)，抗菌类药物头孢尼西(2)，镇痛类药物塞来昔布类似物(3)以及抗癌类药物考布他汀 A-4 类似物(4)。1 23 4图 6 四唑化合物在医药方面的应用1.2.2 在农业领域的应用唑类农药是一种新型农药。与其他农药相比，它具有低毒、高效等特点，克服了传统农药毒害性大的缺点，受到了人们的广泛关注。在制备除草剂和植物生长调节剂方面表现尤为突出。如除草剂四唑嘧磺隆(5)和植物生长调节剂三常熟理工学院毕业设计（论文）4唑甲硫基四唑(6)的合成与应用使其在农业领域的发展前景越来越广阔。5 6图 7 四唑化合物在农业领域的应用1.2.3 在材料领域的应用多氮共轭体系给予了四唑环许多独特的性质，而研究表明其特性在材料领域有着重要的价值，特别是在含能材料，光敏材料以及燃料电池材料等方面。随着科学发展，人们对含能材料有了新的要求，如有良好的钝感，即在一定程度的引发下仍能稳定存在；可以通过较为简便的方法控制其动力能的释放；不污染环境，毒性较低等。